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カルビンサイクル調節システムの構造基盤

Publicly Offered Research

Project AreaStructural basis of cell-signalling complexes mediating signal perception, transduction and responses
Project/Area Number 23121519
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Biological Sciences
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

松村 浩由  大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (30324809)

Project Period (FY) 2011-04-01 – 2013-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2012)
Budget Amount *help
¥8,190,000 (Direct Cost: ¥6,300,000、Indirect Cost: ¥1,890,000)
Fiscal Year 2012: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2011: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Keywordsカルビンサイクル / 調節 / 天然変性蛋白質 / 超分子複合体 / 光調節 / CP12-GAPDH複合体
Outline of Annual Research Achievements

カルビンサイクル調節タンパク質CP12との複合体であるGADPH-CP12、GAPDH-CP12-PRK、PRKの立体構造をX線構造解析法によって決定し、これら複合体形成によるGAPDH、PRKの阻害機構を解明すること、ならびに、天然変性蛋白質であるCP12の段階的折り畳み機構を解明する目的で研究を行った。平行して、二酸化炭素固定酵素RuBisCOの複合体の立体構造を決定することによって、代謝産物による調節機構を解明することを目的として研究を行った。
GAPDH-CP12複合体については、X線回折実験に適した大きさの単結晶を作成することに成功した(Structure, 2011)。大型放射光施設にてX線回折実験を行ったところ回折能2.2Å分解能を示した。構造解析を行ったところ、CP12のC末端部分(Thr53-Asp75)のみがGAPDHと結合して立体構造を形成し、その他の部分は特定の立体構造を持たないことが分かった。また、CP12はジスルフィド結合を有し、同時にNADとも結合していたことから、GAPDHとの結合にCP12の酸化とNADが必須である理由が明らかとなった。GAPDHの基質結合部位はCP12によってふさがれ、GAPDHは基質に結合できない状態にあったため、CP12によってGAPDH活性が阻害されるメカニズムが示された。また、PRKの結晶化にも成功し、構造解析を行った。さらに、GAPDH-CP12-PRK複合体のSAXS測定を行い、低分解能での構造解析に成功した。平行して、イネ由来RuBisCOの調製を行い、代謝産物であるNADP(H)と6PGとの複合体の結晶をそれぞれ作製した.1.9, 1.65 Å分解能のX線回折強度データをそれぞれ収集し、立体構造を決定し、代謝産物によるRuBisCO活性化機構を解明した(J. Mol. Biol., 2012)。

Research Progress Status

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2012 Annual Research Report
  • 2011 Annual Research Report
  • Research Products

    (20 results)

All 2013 2012 2011

All Journal Article (14 results) (of which Peer Reviewed: 14 results) Presentation (5 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results) (of which Overseas: 1 results)

  • [Journal Article] 転写制御因子Tup1-N末端ドメインのX線結晶構造とその複合体形成メカニズム2013

    • Author(s)
      中村太一、松村浩由、井上豪、日下菜花、田中直子、向由起夫
    • Journal Title

      日本結晶学会誌

      Volume: 55 Pages: 110-115

    • NAID

      10031168499

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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Crystal structure of rice Rubisco and implications for activation2012

    • Author(s)
      Hiroyoshi Matsumura
    • Journal Title

      J. Mol. Biol.,

      Volume: 422(1) Issue: 1 Pages: 75-86

    • DOI

      10.1016/j.jmb.2012.05.014

    • Related Report
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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Crystal structure of the N-terminal domain of the yeast general corepressor2012

    • Author(s)
      Hiroyoshi Matsumura
    • Journal Title

      J. Biol. Chem.

      Volume: 287(32) Issue: 32 Pages: 26528-26538

    • DOI

      10.1074/jbc.m112.369652

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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Crystal structure of the superfamily 1 helicase from Tomato mosaic virus2012

    • Author(s)
      Masaki Nishikiori
    • Journal Title

      J. Virol.,

      Volume: 12(6) Issue: 14 Pages: 2856-2863

    • DOI

      10.1128/jvi.00118-12

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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Growth of protein crystals in hydrogels prevents osmotic shock2012

    • Author(s)
      Shigeru Sugiyama
    • Journal Title

      J. Am. Chem. Soc.,

      Volume: 134(13) Issue: 13 Pages: 5786-5789

    • DOI

      10.1021/ja301584y

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  • [Journal Article] Three-dimensional, non-invasive, cross-sectional imaging of protein crystals using ultrahigh resolution optical coherence tomography2012

    • Author(s)
      N.Nishizawa, S.Ishida, M.Hirose, S.Sugiyama, T.Inoue, Y.Mori, K.Itoh, H.Matsumura
    • Journal Title

      Biomedical Optics Express

      Volume: 3 Issue: 4 Pages: 735-740

    • DOI

      10.1364/boe.3.000735

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  • [Journal Article] Spatially precise, soft microseeding of single protein crystalsby femtosecond laser ablation2012

    • Author(s)
      Hiroshi Yoshikawa
    • Journal Title

      Cryst. Growth Des.,

      Volume: 12(9) Issue: 9 Pages: 4334-4339

    • DOI

      10.1021/cg300018t

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  • [Journal Article] Effects of a forced solution flow on the step advancement on {110} faces of tetragonal lysozyme crystals : direct visualization of individual steps under a forced solution flow2012

    • Author(s)
      M.Maruyama, H.Kawahara, G.Sazaki, S.Maki, Y.Takahashi, H.Y.Yoshikawa, S.Sugiyama, H.Adachi, K.Takano, H.Matsumura, T.Inoue, S.Murakami, and Y.Mori
    • Journal Title

      Crystal Growth & Design

      Volume: Vol.12, Issue 6 Issue: 6 Pages: 2856-2863

    • DOI

      10.1021/cg300025b

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  • [Journal Article] The in silico screening and X-ray structure analysis of the inhibitor complex of Plasmodium falciparum orotidine 5’-monophosphate decarboxylase2012

    • Author(s)
      Y. Takashima, E. Mizohata, S. R. Krungkrai, Y. Fukunishi, T. Kinoshita, T. Sakata, H. Matsumura, J. Krungkrai, T. Horii, and T. Inoue
    • Journal Title

      J. Biochem.

      Volume: 152 Pages: 133-138

    • NAID

      10031166122

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  • [Journal Article] Human hematopoietic prostaglandin D synthase inhibitor complex structures2012

    • Author(s)
      Yuji Kado
    • Journal Title

      J. Biochem.,

      Volume: 151(4) Issue: 4 Pages: 447-455

    • DOI

      10.1093/jb/mvs024

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  • [Journal Article] 天然変性タンパク質による光合成調節の新規分子メカニズム2012

    • Author(s)
      松村浩由、田茂井政宏、重岡成
    • Journal Title

      化学と生物

      Volume: 50 Pages: 786-788

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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 固体ハイドロゲル中でのタンパク質結晶化2012

    • Author(s)
      杉山成、松村浩由、廣瀬未果、佐崎元、安達宏昭、高野和文、村上聡、丸山美帆子、井上豪、森勇介
    • Journal Title

      日本結晶学会誌

      Volume: 54 Pages: 300-303

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      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 一枚の写真 超高分解能光断層計測を活用し,タンパク質結晶の3次元・非破壊断層イメージングに成功2012

    • Author(s)
      西澤典彦、石田周太郎、松村浩由、廣瀬未果、杉山成、森勇介、井上豪、伊東一良
    • Journal Title

      O plus E

      Volume: 34 Pages: 575-576

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      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Structure basis for the regulation of glyceraldehyde-3-phosphate dehydro genase activity via the intrinsically disordered protein CP122011

    • Author(s)
      H.Matsumura, A.Kai, T.Maeda, M.Tamoi, A.Satoh, H.Tamura, M.Hirose, T.Ogawa, N.Kizu, A.Wadano, T.Inoue, S.Shigeoka
    • Journal Title

      Structure

      Volume: 19 Issue: 12 Pages: 1846-1854

    • DOI

      10.1016/j.str.2011.08.016

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      2011 Annual Research Report
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  • [Presentation] 超高分解能光断層計測によるタンパク質結晶の無侵襲観察技術2013

    • Author(s)
      松村浩由、石田周太郎、廣瀬未果、杉山成、井上豪、森勇介、伊東一良、西澤典彦
    • Organizer
      日本農芸化学会大会
    • Place of Presentation
      仙台
    • Year and Date
      2013-03-24
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  • [Presentation] カルビン回路酵素RuBisCOとGAPDHの活性調節機構の解明2013

    • Author(s)
      松村浩由、溝端栄一、木津奈都子、石田宏幸、田茂井政宏、前忠彦、横田明穂、甲斐泰、和田野晃、牧野周、重岡成、井上豪
    • Organizer
      日本植物生理学会大会
    • Place of Presentation
      岡山
    • Year and Date
      2013-03-21
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  • [Presentation] 超高分解能OCTによるタンパク質結晶の三次元イメージング2012

    • Author(s)
      西澤典彦, 石田周太郎,廣瀬未果, 杉山成, 井上豪, 森勇介, 伊東一良, 松村浩由
    • Organizer
      日本結晶学会年会
    • Place of Presentation
      仙台
    • Year and Date
      2012-10-25
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  • [Presentation] ウイルススーパーファミリー1ヘリカーゼ様ドメインの結晶構造解析2012

    • Author(s)
      錦織雅樹、杉山成、相宏宇、新山真由美、石橋和大、石川雅之、松村浩由、加藤悦子
    • Organizer
      日本蛋白質科学会大会
    • Place of Presentation
      名古屋
    • Year and Date
      2012-06-20
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  • [Presentation] Non-invasive, three-dimensional, cross-sectional imaging of protein crystals grown in gel2012

    • Author(s)
      Norihiko Nishizawa, Shutaro Ishida, Mika Hirose, Shigeru Sugiyama, Tsuyoshi Inoue, Yusuke Mori, Kazuyoshi Itoh, Hiroyoshi Matsumura
    • Organizer
      日本蛋白質科学会大会
    • Place of Presentation
      名古屋
    • Year and Date
      2012-06-20
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      2012 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] METHOD FOR OBSERVING PROTEIN CRYSTAL2012

    • Inventor(s)
      西澤典彦、松村浩由、他9名
    • Industrial Property Rights Holder
      西澤典彦、松村浩由、他9名
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Filing Date
      2012-11-22
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Overseas

URL: 

Published: 2011-04-06   Modified: 2018-03-28  

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